Page 211 - 《精细化工》2020年第4期

第 4 期 赖南君，等: 生物多糖在高温高盐油藏聚合物驱的可行性探索 ·845·

3 种生物多糖溶液均表现出假塑性流体特征。但
三者黏度下降趋势各异：在定优胶和黄原胶的流变曲
线上均出现了牛顿区，而魔芋胶在 1~5 g/L 均未发
现牛顿区。此外，牛顿区出现位置与聚合物溶液浓
度也存在相关性：在测试浓度范围内，定优胶溶液
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–1
在 0.01~0.1 s 及 5.478~24.241 s 范围内均出现了牛
顿区，此时随剪切速率增大，溶液表观黏度基本保
持不变或变化较微弱；对于黄原胶溶液，在 3~5 g/L
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–1
时，在 0.01~0.043 s 及 2.069~14.38 s 处出现牛顿

区，而质量浓度为 1、2 g/L 时，牛顿区仅在低剪切 图 2 a、b、c 分别为定优胶、黄原胶和魔芋胶的稳态流
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速率区（0.01~0.026 s ）分布。 变曲线；d 为 3 种多糖的浓度-稠度因子曲线；e 为
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3 种多糖在 1000 s 时的表观黏度
Fig. 2 Steady-state rheological curves of diutan gum (a),
xanthan gum (b) and konjac gum (c);
concentration-consistency coefficient curves of three
biopolysaccharides (d); apparent viscosity of three
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biopolysaccharides at 1000 s (e)

由于黄原胶的临界缠结浓度明显高于定优胶 [21] ，
在相同外界条件下，定优胶较之黄原胶可在更低浓
度下通过范德华力实现分子链间缔合作用，定优胶
溶液存在由多条丝状结构缠结形成的较粗壮的骨架
结构（图 3a、d），此时需要较大的剪切力才能将缠
结的分子链解缠，因此，定优胶的流变曲线上牛顿
区所对应的剪切速率范围也高于黄原胶。而魔芋胶
溶液中的骨架结构过于纤细（魔芋胶为中性多糖，无
机盐对其无溶液结构无明显影响，其在纯水中的微
观形貌可反映其在盐水中的形态），网络结构较另两
种多糖过于疏松（孔隙半径约为 24.88~39.35 μm），溶
液结构强度明显弱于定优胶和黄原胶，在相同剪切
力作用下，魔芋胶分子链易于沿外力方向取向，表
观黏度快速下降，在流变曲线上始终未出现牛顿区。
在储层渗流过程中，聚合物溶液受到来自岩石
孔喉、孔隙的高速剪切作用，极易破坏聚合物的溶
液结构 [22-23] ，剪切力场会对溶液的空间网络状结构
存在一定程度的破坏作用。但定优胶较为粗壮的聚
集体结构（图 3a、d），使其对高速剪切作用有一定
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的抗性。溶液在强剪切条件下（剪切速率 1000 s ），
在质量浓度为 3~5 g/L 时，溶液表观黏度尚能维持
在 10~20 mPa·s 之间（图 2e）；而另两种多糖由于分
子间相互作用弱于定优胶，在剪切速率为 1000 s –1
时，溶液中的空间网络结构被破坏，各浓度下表观
黏度均已低于 10 mPa·s（仅黄原胶在 5 g/L 时表观
黏度达 14.5 mPa·s）。定优胶在强剪切条件下还能保
持一定的黏度，这有利于其在驱替过程中充分发挥
扩大驱替相波及范围的作用。
采用幂率函数对稳态流变曲线进行拟合，其相
关性系数均高于 0.96。统计 3 种多糖溶液在 130 ℃
环境下的稠度因子（图2d），可发现随溶液浓度增大，